Camera中Plane的概念

在图像处理中，平面（Plane） 是指 颜色分量的独立存储区域。不同颜色格式（如 YUV、RGB）的平面数量差异主要由 颜色空间的存储方式 决定。以下是详细解释：

1. 平面的定义

平面：图像数据中 颜色分量的独立内存块。
每个平面存储一种或一组颜色分量，不同平面在内存中物理分离。
- 示例：
  - YUV420：Y（亮度）、U（色度）、V（色度）分别存储在 3 个独立平面。
  - RGBA8888：R（红）、G（绿）、B（蓝）、A（透明度）交织存储在一个平面中。

2. YUV420 为什么有 3 个平面？

(1) 颜色空间特性

YUV 格式：将亮度（Y）和色度（UV）分离，以优化压缩和传输效率。
- Y（亮度）：完整分辨率，决定图像细节。
- U/V（色度）：分辨率降低（通常为 Y 的 1/4），因为人眼对色度变化不敏感。

(2) 存储方式

YUV420 的平面划分：
- 平面 1：完整分辨率的 Y 分量（尺寸 W×H）。
- 平面 2：降采样的 U 分量（尺寸 W/2 × H/2）。
- 平面 3：降采样的 V 分量（尺寸 W/2 × H/2）。

YYYYYYYYYYYYYYYY
YYYYYYYYYYYYYYYY
UUVV

(3) 优势

节省带宽：色度降采样后，总数据量减少（相比 RGB 格式节省约 50%）。
硬件友好：ISP 可独立处理亮度/色度平面，提升处理效率。

3. RGBA 为什么只有 1 个平面？

(1) 颜色空间特性

RGBA 格式：每个像素的 R、G、B、A 通道值连续存储，形成一个完整的像素单元。
- 每个像素：[R, G, B, A] 4 个字节（以 RGBA8888 为例）。

(2) 存储方式

单平面交织存储：所有像素的 RGBA 通道值按顺序排列在一个连续内存块中。
```
R0 G0 B0 A0 | R1 G1 B1 A1 | R2 G2 B2 A2 | ... 
```

(3) 优势

访问高效：单个平面内可直接通过偏移量定位任意像素的所有通道。
兼容性强：GPU 和显示硬件通常直接支持交织格式（如 OpenGL/Vulkan）。

4. 为什么平面数量 ≠ 通道数量？

平面是存储概念，通道是逻辑概念：
- YUV420 有 3 个平面，但逻辑上有 Y、U、V 3 个通道。
- RGBA 有 1 个平面，但逻辑上有 R、G、B、A 4 个通道。
关键区别：
- 平面分离（YUV）：不同通道存储在不同内存区域。
- 平面交织（RGBA）：所有通道存储在同一内存区域。

5. 常见格式的平面与通道

格式	平面数量	通道数量	存储方式
YUV420	3	3	Y、U、V 分三个平面存储
YUV444	3	3	Y、U、V 分三个平面（无降采样）
NV12	2	3	Y 一个平面，UV 交织在第二个平面
RGBA8888	1	4	R、G、B、A 交织在一个平面
RGB565	1	3	R、G、B 交织在一个平面（无 Alpha）

6. 实际应用中的差异

(1) 内存访问

YUV420：需分别读取 3 个平面，例如：

// 伪代码：访问 YUV420 数据
uint8_t* yPlane = image.planes[0]; // Y 分量
uint8_t* uPlane = image.planes[1]; // U 分量
uint8_t* vPlane = image.planes[2]; // V 分量

RGBA：直接通过像素索引访问：

// 伪代码：访问 RGBA 数据
uint8_t* pixel = image.data + (y * width + x) * 4;
uint8_t r = pixel[0];
uint8_t g = pixel[1];
uint8_t b = pixel[2];
uint8_t a = pixel[3];